Akademik Veri Yönetim Sistemi
BARLAS F. B. (Yürütücü), ERGİNER HASKÖYLÜ M., KERKEZ KUYUMCU Ö., YETİŞ F., BAYAZİT Ş. S., AYRILMIŞ N., et al.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, Üniversite Destekli Diğer Projeler, 2024 - Devam Ediyor
İçme suları, yeraltı suları ve atıksularda yüksek oranda bulunan nitrat iyonlarının sebep olduğu kirlilik bütün dünya için risk oluşturmaktadır. İnsanlar için kanser de dahil olmak üzere birçok hastalığa neden olması haricinde sularda ötrofikasyon oluşmasını ve su canlılarının ölümleriyle sonuçlanan doğa felaketlerine yol açmaktadır. Dolayısıyla nitrat iyonlarının sulardan temizlenmesi önem arz etmektedir. Bu amaç için birçok yöntem denenmiştir. Adsorpsiyon, iyon değişimi, ters osmoz gibi yöntemler günümüzde kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin yan ürün oluşturma veya ekstra işlemlere tabi tutulma gibi dezavantajları bulunmaktadır. Katalitik degredasyon (indirgeme) ise istenmeyen ürün oluşturma ve başka ek işlemler gerektirme gibi hem maliyeti artırıcı hem de enerji tüketimine yol açan adımlar içermemesinden dolayı tercih edilmektedir. Proje önerisinde nitrat iyonlarının azot veya amonyağa indirgenmesi planlanmaktadır. Bunun sebebi hem azotun hem de amonyağın ekonomik olarak değerlerinin olmasıdır. Amonyak gübre üretiminde kullanılabildiği gibi son yıllarda içten yanmalı motorlar için yakıt olarak kullanılması gündeme gelmiştir. Tek başına henüz yakıt özelliği kazanamamış olsa da biyodizel gibi bir yakıtla beraber motorların çalıştırılmasında kullanımı için denemeler yapılmaktadır. Ülkemizin enerji ihtiyacı açısından önemli bir kimyasal olacaktır. Bu kimyasalın zaten sularımızda bulunan ve zararlı olan başka bir kimyasaldan (NO3-) katalitik indirgeme yöntemiyle üretilmesi ülke ekonomisine çok büyük katkı sağlayacaktır. Hem su kirliliğinden kurtulmuş olunacak hem de enerji üretilmiş olacaktır. Bu önemli reaksiyon için son yıllarda katalizör olarak kullanımı yaygınlaşmış olan fakat nitrat indirgeme reaksiyonlarında henüz kullanılmamış olan metal organik kafes yapıları kullanılacaktır. İndirgeme reaksiyonlarında en çok kullanılan (Ti, Zr, Fe, La) metallerden elde edilen MOF’lar üretilecektir. Fakat toz katalizörlerin kullanım ve geri kazanım zorlukları bilindiği için bu kristaller farklı karbon yapıları (aktif karbon, karbon nanotüp ve grafen nanotoz) destek olarak kullanılarak nanokağıtlar haline getirilecektir. Bu şekilde hem ekonomik olarak daha başarılı katalizörler elde edilecek hem de kataliz reaksiyonu başlaması için gereken adsorpsiyon adımının karbon materyallerin üzerinde (π-π bağlarının etkisinden dolayı) daha hızlı bir şekilde gerçekleşeceği düşünülmektedir. Ayrıca, ikinci bir çeşit katalizör olarak hazırlanan MOF yapılarının kristal yapısı azot altında ısıl işlemle bozunarak karbon/metal kompozit yapıları oluşturularak yapılacaktır. Bu yapılar kendilerinden içerdikleri karbon sayesinde bahsedilen adsorpsiyon basamağı için ekstra karbon yapısına ihtiyaç duymayacaktır ve katalizör özellikleri oldukça yüksektir. Karbon/metal kompozit yapısı da nanokağıt haline getirilecek daha sonra reaksiyonda kullanılacaktır. Son olarak da MOF’ların yıkılmasıyla elde edilecek olan katalizörlerin miktarlarının ekonomik olarak sıkıntı yaratabileceği düşünülerek diğer karbon yapılarıyla desteklenerek de nanokağıt haline getirilecektir bu sayede karbon katkısının nitrat indirgeme reaksiyonunda fayda sağlayıp sağlamadığı da belirlenmiş olacaktır. Bunun yanında bakteri kültürleri kullanarak da Amonyak nitritte nitrit de nitrata çevrilecek olup iki yöntem arasındaki avantaj ve dezavantajlar da belirlenecektir.
Reaksiyonlar azot ve amonyak üretimi üzerine çalışılacaktır. Her iki ürünün de seçimliliğinin belirlenmesi için reaksiyon şartları denenecektir. Azot için direkt katalitik reaksiyon uygulanacakken amonyak için ortama hidrojen gazı takviyesi yapılacaktır. Ayrıca reaksiyonun farklı pH değerlerinde yapılamasının seçimliliğe olan katkısı değerlendirilecektir. Reaksiyon ortamında üretilen amonyak gazının konsantrasyonunun belirlenmesi için yine MOF temelli kolorimetrik sensörler üretilecektir.
Bu projeden elde edilecek çıktıların makale ve sunum olarak değerlendirilmesi düşünülmektedir. Bir doktora ve bir de yüksek lisans tezi üretilmesi planlanmaktadır. Bu proje sonucu elde edilecek verilerle endüstriyel çapta bir atıktan enerji elde etme projesi hazırlanması planlanmaktadır.
Son olarak bu proje ile, üretilecek olan azot ve amonyağın gerçek bir su arıtma sistemine uygulanmasıyla ekonomik olarak değerli sayılabilecek ölçüde kazanç elde edilip edilemeyeceği belirlenecektir.